Integration of chips by flip-chip bonding techniques
Ters yonga entegrasyon teknikleri ile yongaların entegre edilmesi
- Tez No: 828097
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET YILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Metallurgical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 172
Özet
Çalışan, bağımsız ve mobil ürünler tasarlamak için MEMS cihazlarının entegrasyonun yapılması ve paketlemesinin tamamlanması gerekmektedir. Ters yonga entegrasyon tekniği (FCB) entegrasyon ve paketleme ihtiyacını karşılayabilecek önemli bir teknolojidir. Ters yonga entegrasyon teknolojisi ile, ASIC yongalarının bir CMUT yongası ile entegrasyonu ve CMUT yongası ile baskı devre kartının (PCB) entegrasyonu yapılarak fotoakustik görüntüleme (PAI) yapabilen prob üretimi mümkün hale gelmektedir. ASIC ve CMUT yongalarının entegrasyonu için termo-sonik ters yonga entegrasyonu (TSFCB) en uygun yöntem olarak belirlenmiştir. TSFCB prosesinde altın topçuklar kullanılır. Bu sebeple, altın topçukların üretimi 25.4 µm ve 17.5 µm altın teller için optimize edilmiştir. Ayrıca, altın topçukların üst yüzeyini düzleştirmek, düzleştirilen yüzeyin yüzey alanını kontrol etmek ve altın topçukların yüksekliğini dengelemek için yeni bir yer değiştirme kontrollü düzleştirme (DCC) işlemi geliştirilmiştir. Bu yer değiştirme kontrollü düzleştirme işlemi ile, altın topçukların yüksekliği ve birleştirme yüzey alanı, ters yonga entegrasyonu (FCB) için uygun hale getirilebilir. Ayrıca, lumped capacitance modelleme yaklaşımı kullanılarak termo-sonik FCB prosesi (TSFCB) için ısı enerjisi transferine dayalı, deneysel olarak doğrulanmış bir analitik model geliştirilmiştir. Geliştirilen analitik model, ASIC-CMUT FCB entegrasyonunda TSFCB işlem parametrelerini tahmin etmek için kullanılır. Bu çalışmada başarılı TSFCB proses denemeleri, 24 °C, 25 °C, 40 °C, 150 °C ve 375 °C'lik çok çeşitli proses sıcaklıklarında (Tproses) tamamlanmıştır. İki ASIC yongası, TSFCB aracılığıyla bir CMUT yongasıyla başarıyla entegre edilmiştir. İstiflenmiş altın topçuklar ve izotropik iletken yapışkan (ICA) malzemesini birleştiren bir FCB işlemi, CMUT-PCB'nin entegrasyonu için optimize edilmiştir. PCB'nin komponentlerinin lehimlenerek, probun entegre elektronik sistemlerinin imalatı tamamlanır. Son olarak, probun tasarımı ve üretimi sunulmuştur. Prob, PAI görüntüleme için entegre elektronik sistemler kullanılarak monte edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Integration and packaging of MEMS devices are necessary for designing operational, independent and mobile products. Flip-chip bonding (FCB) has been recognized as an important technology to meet some of the integration and packaging needs. To assemble a probe for photoacoustic imaging (PAI), integration of ASIC chips with a CMUT chip and integration of the CMUT chip with a PCB is required, where various FCB techniques may be employed for integration. Thermo-sonic FCB was the most suitable for the ASIC-CMUT integration. Gold stud bumps (GSBs) were used for the TSFCB. Therefore, the fabrication of GSBs was optimized for 25.4 μm and 17.5 μm diameter gold wires. Also, to flatten the top surface of the GSBs and to level the height of the GSBs, a novel displacement-controlled coining (DCC) process is developed. The height and bonding surface area of the GSBs can be tailored for flip-chip bonding (FCB) processes. Furthermore, using the lumped-capacitance modeling approach, a heat energy transfer based, experimentally validated analytical model is developed for the thermo sonic flip-chip bonding process (TSFCB). The developed analytical model is used to estimate TSFCB process parameters for ASIC-CMUT FCB integration. Successful TSFCB process trials are completed in this study at a wide range of process temperatures (Tprocess) of 24 °C, 25 °C, 40 °C, 150 °C, and 375 °C. Two ASIC chips are successfully integrated with a CMUT chip via the TSFCB. Another FCB process combines stacked GSBs and isotropic conductive adhesive (ICA) material optimized for the integration of CMUT-PCB. Surface-mount device (SMD) and a through-hole component of the PCB are soldered and fabrication of the integrated electronic systems of the probe is completed. Finally, the design and fabrication of the probe are presented. The probe is assembled using integrated electronic systems for PAI imaging.
Benzer Tezler
- IEEE 1149.1 standardı kullanarak test edilebilir lojik devre tasarımı
Testable lojik circit design by using IEEE 1149.1 standard
A.BETÜL TUNCER
Yüksek Lisans
Türkçe
1992
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. AHMET DERVİŞOĞLU
- Electrically unbiased and half frequency driven waterborne 16x16-element 2-D phased array CMUT
Beslemesiz ve yarı frekansta sürülen sualtı 16x16-elemanlı 2-B fazlı dizin CMUT
KEREM ENHOŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRETTİN KÖYMEN
- A front-end integrated circuit for 3D acoustic imaging using 2D CMUT arrays
İki boyutlu KMSD dizileriyle üç boyutlu akustik görüntüleme için bir ön tümdevre
İHSAN ÇİÇEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiYRD. DOÇ. DR. AYHAN BOZKURT
- Integrated circuit design for flip-chip bonded capacitive micromachined ultrasonic transducers
Flip-çip yapıştırmalı kapasitif mikroüretilmiş ultrasonik çevirgeçler için entegre devre tasarımı
MOHAMMAD MAADI
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BARIŞ BAYRAM
- A 64X64 CMOS integrated readout circuit for infraret photodetector focal plane arrays
Kızılötesi fotoalgılayıcı odak düzlem matrisleri için 64x64 CMOS entegre okuma devresi
MURAT TEPEGÖZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TAYFUN AKIN